Спосіб обробки багатовістряного польового емітера

Спосіб обробки багатовістряного польового емітера, що включає розміщення багатовістряного польового емітера в камері, дію на емітер позитивним електричним полем, який відрізняється тим, що дію на емітер позитивним електричним полем проводять у присутності хімічно активного газу, що стимулює польове випарювання, а напруженість електричного поля збільшують до значення, що відповідає порогу стимульованого польового випарювання вістер з мінімальним значенням фактора посилення поля. (19) (21) u200611885 (22) 13.11.2006 (24) 15.03.2007 (46) 15.03.2007, Бюл. № 3, 2007 р. (72) Ксенофонтов В'ячеслав Олексійович, Форбс Річард Г., GB, Мазілов Олексій Олександрович, Мазілова Тетяна Іванівна, Михайловський Ігор Ми хайлович, Саданов Євген Вікторович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР "ХАРКІВСЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХН ІЧНИЙ ІНСТИТУТ" 3 21661 4 киду нанотрубок за висотою, радіусами кривизни факторів fn посилення поля, що визначають зі та відстанями між ними. співвідношення Fn=1/(s nkrn), (2), де s n - локальний Найбільш близьким до пропонованого технічкоефіцієнт екранування n-го вістря іншими вістряного рішення є спосіб обробки багатовістряного ми пакета; k - геометричний фактор поля вістря, польового емітера [Гарбер Р.И., Дранова Ж.И., звичайно рівний 5; rn - радіус кривизни n-го вістря. Ми хайловский И.М., Кулько В.Б. Снижение диспеУ процесі обробки польовим випарюванням, стирсии факторов поля в многоигольчатых автокатомульованим активним газом, відбувається збільдах. // Изв. АН СРСР. Серия физическая. 1971. шення rn і, відповідно, зниження fn найбільш гостТ.35, №3. С.632-635] [З]. Спосіб включає формурих і найменш екранованих вістер. Процес вання у вакуумі вершин вістер, шляхом поміщення обробки польовим випарюванням, стимульованим багатовістряного емітера до камери й дію на нього активним газом, припиняється по досягненні напозитивним електричним полем, що відповідає пруги, що відповідає порогу стимульованого полю, яке випаровує вістря з найбільшим радіусом польового випарювання для вістер з мінімальним кривизни. Перевагою цього способу в порівнянні зі значенням фактора посилення поля. У результаті способом, описаним в [2], є підвищення однорідобробки вирівнюються фактори посилення поля ності емісії за рахунок вирівнювання геометричних всіх вістер у пакеті, що забезпечує знімання однапараметрів всіх вістер до найбільшого для цих кової щільності польового емісійного струму з кожвістер зна-чення. ного вістря в пакеті й підвищення за рахунок цього Недоліком цього способу є низький коефіцієнт коефіцієнта використання поверхні емітера й одвикористання поверхні багатовістряного польового норідності емісії по поверхні пакета вістер. емітера, пов'язаний з неучастю у формуванні суНа Фіг.1 представлене польове електронномарного емісійного струму частини вістер. Це вимікроскопічне зображення вольфрамового багатокликано руйнуванням частини вістер під дією мевістряного польового емітера, обробленого за ханічних сил електричного поля, що виникають на способом - прототипом при напрузі на емітері оброблюваній польовим випарюванням поверхні. U=12кВ; Фіг.2 - зображення поверхні того ж емітеНизький коефіцієнт використання поверхні багатора, частина вістер якого зруйнувалася в процесі вістряного польового емітера приводить до зниобробки за способом - прототипом при U=14кВ; ження інтегральних струмових характеристик і Фіг.3 - польове електронно-мікроскопічне зобранеоднорідності емісії. ження вольфрамового емітера, обробленого за В основу корисної моделі поставлене завданпропонованим способом при напрузі на емітері ня - розробити такий спосіб обробки багатовістряU=4.5кВ. ного польового емітера, який у порівнянні з відоБули проведені порівняльні випробування замим, обраним як прототип, дозволяв би підвищити пропонованого способу обробки й способу - протокоефіцієнт використання поверхні емітера за ратипу. Методом електрохімічного травлення були хунок однорідності емісії по поверхні вістер. виготовлені вістря з вольфраму, ніобію й сплавів Поставлене завдання вирішується в способі Nb-60ваг.%Ті з вихідними радіусами кривизни в обробки багатовістряного польового емітера, що інтервалі 10-25нм. Випробування проводилися в включає розміщення пакета вістер багатовістряноробочій вакуумній камері польового емісійного го польового емітера в камері, дію на емітер пози(іонного й електронного) мікроскопа. Частина тивним електричним полем. Відповідно до корисотриманих результатів ілюструється Фіг.1-3 і наної моделі дію на емітер позитивним електричним ведені як приклади 1-3. Ефективність способу виполем проводять у присутності хімічно активного значалася на основі польових електронногазу, що стимулює польовий випар, а напруженість мікроскопічних даних про розподіл емісії по поверелектричного поля збільшують до значення, що хні пакета вістер. Для заглушення ефекту наклавідповідає порогу стимульованого польового видення польових емісійних зображень окремих віспарювання вістер з мінімальним значенням фактер здійснювався стиск електронних пучків тора посилення поля. шляхом поміщення багатовістряного польового Запропонований спосіб характеризується емітера в однорідне поздовжнє магнітне поле набільш високим коефіцієнтом використання поверпруженістю 1000-2000Е. хні, що емітує (стр умовими характеристиками) і Приклад 1 підвищеною однорідністю емісії по поверхні пакета Багатовістряний польовий емітер, виконаний у вістер, що досягається за рахунок зменшення гравигляді пакета з дев'яти вістер, виготовлених з ничного значення напруженості польового випавольфрамового дроту електрохімічним травленрювання при введенні у вакуумну камеру парів ням із середнім радіусом вершини 15нм, поміщагазу, що стимулюють процес польового випарюли, у відповідності зі способом - прототипом, у вання. При обробці за пропонованим способом вакуумну камеру (тиск залишкових газів 5 10-5Па), механічні напруги зменшуються внаслідок знижендо емітера прикладали напругу 12кВ протягом 1хв. ня напруженості поля за рахунок газового стимуЗ польового емісійного зображення (Фіг.1) видно, лювання процесу польового випарювання. що емітували на цьому етапі обробки сім вістер. Фактор посилення поля f визначає зв'язок між Коефіцієнт використання емітера дорівнював 7/9. напруженістю електричного поля Е і напругою U: При подальшій обробці в процесі піднімання наE=fU (1). пруги до 14кВ відбулося руйнування чотирьох вісБагатовістряні польові емітери, що представтер, і коефіцієнт використання емітера знизився до ляють собою пакети вістер, до обробки стимульо3/9 (Фіг.2). Відповідно знизилася й однорідність ваним активним газом польовим випарюванням емісії по поверхні емітера. характеризуються спектром локальних значень Приклад 2 5 21661 6 Багатовістряний польовий емітер, виконаний у радіусами кривизни 15нм, виготовлених зі сплаву вигляді пакета із семи вістер, виготовлених з воNb-60ваг.%Ті електрохімічним травленням, помільфрамового дроту електрохімічним травленням щали у вакуумну камеру з тиском парів водню 5 із середнім радіусом вершини 20нм, поміщали у 10-2Па. Потім до емітера прикладали напругу, що -2 вакуумну камеру з тиском парів азоту 2 10 Па. До змінювали від нуля до 8кВ. Візуальний контроль емітера прикладали напругу, що змінювали від емісійного зображення показував, що при цій нануля до 4.5кВ. При цьому напруженість електричпрузі досягався поріг стимульованого польового ного поля збільшували до значення, що відповідає випарювання для вістер з мінімальним значенням порогу стимульованого польового випару й підфактора посилення поля й емітували всі дванадтримували до формування вістер з мінімальним цять вістер. Таким чином, були досягнуті коефіцізначенням фактора посилення поля. У результаті, єнт використання багатовістряного польового еміяк видно з польового емісійного зображення тера, що дорівнював одиниці, й гранична (Фіг.3), емітували на цьому етапі обробки всі сім однорідність емісії. вістер, тобто коефіцієнт використання емітера Таким чином, запропонований спосіб обробки дорівнював одиниці. Таким чином, були досягнуті багатовістряного польового емітера дозволяє, у максимальний коефіцієнт використання багатовіспорівнянні зі способом, обраним як прототип, одетряного польового емітера й гранична однорідржувати емітери з більш високими коефіцієнтами ність емісії. використання поверхні, що емітує, і підвищеною Приклад 3 однорідністю емісії по поверхні пакета вістер. Багатовістряний польовий емітер, виконаний у вигляді пакета із дванадцяти вістер з початковими Комп’ютерна верстка І.Скворцова Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601